Usando a teoria do Orbital Molecular para as espécies
Preveja as propriedades magnéticas;
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente usar a Teoria do Orbital Molecular para prever as propriedades magnéticas das espécies H₂⁺, H₂⁻, CN⁻ e CN⁺. Para isso, vamos precisar entender como os elétrons estão distribuídos nos orbitais moleculares dessas moléculas e identificar se há elétrons desapareados, que determinam se a molécula é paramagnética (com elétrons desapareados) ou diamagnética (sem elétrons desapareados).
Passo 2
Primeiro, vamos refrescar a memória sobre a Teoria do Orbital Molecular. Nessa teoria, os elétrons são distribuídos em orbitais que pertencem à molécula toda, não apenas a um átomo. Esses orbitais podem ser de energia menor (ligantes) ou maior (antiligantes). Quando um orbital ligante está cheio de elétrons, a molécula tende a ser estável e diamagnética. Se houver elétrons em orbitais antiligantes, eles ficam desapareados, fazendo a molécula ser paramagnética.
Passo 3
Vamos começar analisando a H₂⁺. Essa espécie tem um próton a menos que o H₂ neutro, ou seja, possui 1 elétron. Na H₂⁺, esse único elétron ocupa o orbital molecular mais baixo, que é o orbital ligante σ₁s. Como só há um elétron, ele está desapareado.
Passo 4
Passando para a H₂⁻, que tem um próton a mais que o H₂ neutro, ou seja, possui 3 elétrons. Os dois primeiros elétrons ocupam o orbital σ₁s (ligante) e o terceiro elétron vai para o próximo orbital disponível, que é o orbital antiligante σ*₁s. Esse elétron está desapareado.
Passo 5
Agora, vamos para o CN⁻. Essa espécie tem uma estrutura de ligação bastante estável. O CN⁻ possuem 14 elétrons. Distribuindo-os nos orbitais moleculares, todos os elétrons irão estar emparelhados nos orbitais ligantes e antiligantes. Não há elétrons desapareados nessa configuração.
Passo 6
Finalmente, a CN⁺. Essa espécie tem um próton a menos que o CN⁻, totalizando 13 elétrons. Ao distribuir esses elétrons nos orbitais moleculares, há um elétron a menos, resultando em um elétron desapareado no orbital antiligante σ*₂s.
Resposta
- H₂⁺: Paramagnética (1 elétron desapareado)
- H₂⁻: Paramagnética (1 elétron desapareado)
- CN⁻: Diamagnética (todos os elétrons emparelhados)
- CN⁺: Paramagnética (1 elétron desapareado)